Macchina per saldatura Friction Stir Welding: trova la soluzione ideale
Macchina dedicata, robot o testa FSW per macchina CNC?
Se sei interessato alla tecnologia della saldatura Friction Stir Welding (FSW) ma non sai bene come investire al meglio in essa, sei nel posto giusto! Esaminiamo passo dopo passo le diverse caratteristiche da tenere in considerazione nella scelta di una soluzione FSW.
Saldatura Friction Stir Welding: costo di investimento
Senza dubbio, il prezzo è un criterio molto importante da considerare nella scelta della saldatrice FSW più adatta alle proprie esigenze. Spesso si tende a pensare che il prezzo sia strettamente legato alla qualità, ovvero che più un prodotto è costoso, migliore è. Tuttavia, ciò non è necessariamente vero. Vediamo perché:
Quando si parla di macchine dedicate alla saldatura Friction Stir Welding ( FSW ), il prezzo può variare notevolmente. A partire da 600.000 €, è possibile acquistare una macchina FSW che consente di saldare pezzi lunghi fino a 2 metri. Tuttavia, se occorre saldare pezzi più lunghi, il prezzo aumenterà. Ad esempio, se occorre saldare più di 10 metri, l’investimento ammonterebbe a 2 milioni di euro. Ma perché un prezzo così elevato? La risposta è semplice: le attrezzature per la saldatura Friction Stir Welding vengono prodotte come unità singole (senza ricorrere al principio della produzione in serie).
Per quanto riguarda il robot, dobbiamo procedere passo dopo passo. Il braccio robotico è prodotto in serie e quindi il suo prezzo è contenuto (circa 100.000 euro). Tuttavia, questo braccio non è in grado di eseguire da solo la saldatura FSW: è necessario montarvi una testa FSW, integrarlo con le barriere di sicurezza e sviluppare l’intero ambiente software. Tutto questo, realizzato su misura, è ciò che determinerà un aumento del prezzo di una postazione robotizzata FSW, che raggiungerà i 400.000 €.
La soluzione Stirweld consiste nell’aggiungere una testa FSW a un centro di lavorazione CNC, il che riduce significativamente il costo di investimento fin dall’inizio. Inoltre, questa attrezzatura per la saldatura Friction Stir Welding viene prodotta in serie. Per questo motivo, il costo della testa FSW Stirweld è inferiore a 100.000 €, un prezzo di gran lunga più vantaggioso rispetto alle altre soluzioni di saldatrici FSW.
Spessore di saldatura FSW
A seconda dell’applicazione per cui utilizzerete le saldatrici FSW, lo spessore della saldatura varierà. Circa il 95% delle applicazioni nel mercato delle saldatrici FSW prevede saldature di spessore inferiore a 5 mm… Tuttavia, ciò potrebbe non corrispondere alle vostre esigenze specifiche. Date un’occhiata agli spessori di saldatura che le diverse soluzioni di apparecchiature per la saldatura Friction Stir Welding (FSW) sono in grado di raggiungere per determinare quale si adatta meglio alla vostra applicazione.
Una saldatrice FSW dedicata è in grado di applicare una forza di saldatura molto elevata, solitamente fino a 60 kN. Tenendo presente che 2 kN corrispondono all’incirca a 1 mm di spessore del cordone di saldatura, una saldatrice FSW dedicata può raggiungere spessori fino a 30 mm. Questo processo viene spesso utilizzato in applicazioni con leghe ad alta resistenza, dove la forza di saldatura richiesta giustifica l’uso di una macchina dedicata. Sebbene consenta la giunzione allo stato solido, la complessità e l’investimento necessari ne limitano l’uso a specifici contesti industriali.
La forza di saldatura di un braccio robotico è limitata a soli 10 kN. Di conseguenza, lo spessore della saldatura risulta drasticamente ridotto a 5 mm. Questa limitazione deriva dalla flessibilità della struttura robotica, che può causare variazioni di calore da attrito e compromettere l’uniformità del processo di saldatura.
La forza di saldatura della testa della saldatrice FSW Stirweld è di 25 kN, il che la colloca come opzione intermedia. Con la testa di saldatura FSW è possibile realizzare saldature con uno spessore fino a 12 mm e fino a 20 mm in un processo di saldatura su entrambi i lati. Questa tecnica è ampiamente utilizzata nel settore aerospaziale e nelle applicazioni di saldatura di metalli dissimili, dove spesso sono richiesti giunti allo stato solido e un controllo preciso del processo.
Macchina per la saldatura Friction Stir Welding: tempi di consegna
Una volta presa la decisione di investire nella tecnologia delle saldatrici FSW, è logico che si voglia poterne disporre immediatamente. Inoltre, questo processo di saldatura rappresenta senza dubbio un grande vantaggio competitivo che andrebbe sfruttato il prima possibile.
La macchina speciale per la saldatura Friction Stir Welding viene prodotta su richiesta. Ciò significa che, una volta ricevuta la richiesta, il processo di progettazione, costruzione e assemblaggio parte da zero. Di conseguenza, i tempi di consegna di una macchina dedicata alla saldatura Friction Stir Welding sono notevolmente lunghi: tra i 12 e i 18 mesi.
Lo stesso vale per le soluzioni robotizzate e, di conseguenza, anche i loro tempi di consegna sono lunghi. Di norma, la consegna di una saldatrice FSW integrata in un sistema robotizzato richiede circa 6 mesi.
Tuttavia, il ciclo di produzione della testa dell’apparecchiatura di saldatura FSW è molto breve, il che significa che potrebbe essere disponibile in soli 3 mesi. Inoltre, Stirweld dispone di apparecchiature per la saldatura Friction Stir Welding in magazzino, il che riduce i tempi di consegna fino a un minimo di un mese.
Precisione della saldatura Friction Stir Welding
La precisione della posizione dell’utensile FSW rispetto al pezzo durante l’esecuzione della saldatura Friction Stir Welding è davvero fondamentale per ottenere saldature di qualità. Vediamo di seguito quale delle soluzioni FSW garantisce la massima precisione:
La macchina FSW dedicata è estremamente precisa. Nello specifico, ha una precisione di 0,01 mm.
Nel caso del robot FSW, la precisione è di 1 mm. Questa scarsa precisione è dovuta alla bassa rigidità delle articolazioni del robot e, di conseguenza, alla notevole elasticità dei robot seriali. Di conseguenza, le deformazioni del robot sotto l’azione delle elevate forze FSW causano una deviazione laterale dell’utensile FSW che compromette la qualità della saldatura.
La testa FSW Stirweld garantisce lo stesso livello di precisione di una macchina FSW speciale, ovvero una precisione di 0,01 mm.
Controllo della forza nella saldatura Friction Stir Welding
Per ottenere saldature Friction Stir Welding (FSW) di qualità, è necessario esercitare una forza costante sul pezzo. Ecco perché il controllo della forza è indispensabile e garantisce lo stesso livello di qualità sia sulle macchine FSW dedicate, sia sui robot FSW, sia sulle teste FSW per macchine CNC.
Ingombro di una macchina FSW
Quando si desidera introdurre una nuova tecnologia in azienda, è necessario tenere conto dello spazio che tutti i macchinari occuperanno, poiché devono poter essere sistemati all’interno della propria officina. Per le officine di piccole o medie dimensioni, così come per quelle che dispongono già di un numero elevato di macchine, questo aspetto può fare la differenza tra la possibilità di accedere a tale tecnologia o meno. È fondamentale assicurarsi che la propria saldatrice FSW si adatti allo spazio disponibile.
Una macchina speciale per la saldatura Friction Stir Welding ha dimensioni molto ingombranti e, pertanto, sarà necessario disporre di uno spazio ampio in cui collocarla.
Il robot FSW è in genere più compatto rispetto a una macchina speciale per la saldatura Friction Stir Welding. Tuttavia, occorre anche tenere presente che è necessario predisporre uno spazio adeguato in officina per installarlo.
Nel caso della testa di saldatura FSW, l’ingombro è praticamente nullo. Ciò è dovuto al fatto che la testa viene montata direttamente su una macchina CNC già presente in officina. Poiché questa tecnica di saldatura non richiede materiale d’apporto, gas di protezione né materiali di consumo aggiuntivi, rappresenta una soluzione efficiente che non comporta un aumento dello spazio necessario in officina.
Modularità delle vostre apparecchiature FSW
Sebbene l’obiettivo principale sia quello di eseguire la saldatura Friction Stir Welding, si raccomanda anche di tenere conto della modularità della soluzione per poter eseguire altre operazioni: ciò consente di risparmiare tempo e denaro.
La macchina speciale FSW non presenta alcuna forma di modularità, poiché è in grado di eseguire esclusivamente la saldatura Friction Stir Welding.
Anche la stazione robotizzata FSW è in grado di eseguire esclusivamente la saldatura Friction Stir Welding. Tuttavia, la sua modularità è considerata maggiore, in quanto potrebbe essere riconfigurata in futuro per eseguire un’altra operazione, come ad esempio il prelievo.
La testa FSW Stirweld garantisce il massimo livello di modularità, poiché trasforma direttamente la macchina CNC in una macchina ibrida di lavorazione e saldatura. Poiché il montaggio e lo smontaggio della testa FSW richiedono solo 10 minuti, è possibile accedere alla macchina CNC ogni volta che se ne presenta la necessità. È inoltre possibile eseguire piccole operazioni di fresatura semplicemente sostituendo l’utensile FSW con un utensile da fresatura (con una velocità limitata a 6000 giri al minuto).
Rigidità della macchina FSW
La rigidità della soluzione FSW è importante in quanto è direttamente correlata alla sua precisione.
Una macchina FSW dedicata è totalmente rigida e, di conseguenza, anche totalmente precisa.
Il robot FSW non è rigido e, per questo motivo, perde precisione.
La testa FSW per macchine CNC presenta lo stesso livello di rigidità e precisione di una macchina FSW dedicata.
Saldatura Friction Stir Welding: campo di lavorazione
A seconda dell’applicazione per cui si intende utilizzare la saldatura Friction Stir Welding, questa può essere una caratteristica importante. Se la vostra intenzione è quella di saldare superfici di grandi dimensioni, continuate a leggere:
Le dimensioni della saldatura Friction Stir Welding eseguita da una macchina FSW dedicata sono limitate alle dimensioni di tale macchina.
Le prestazioni di una stazione robotizzata di saldatura FSW non presentano limiti, poiché il braccio robotico consente di eseguire la saldatura Friction Stir Welding sia davanti che dietro di esso. Inoltre, sarebbe possibile utilizzare una guida per spostarlo quanto necessario.
Il campo di lavoro della testa FSW è limitato dalle dimensioni della macchina CNC su cui è montata. Pertanto, con una testa FSW è possibile eseguire saldature di grandi dimensioni, purché la macchina CNC lo consenta.
Saldatura 3D nella saldatura Friction Stir Welding
Lo stesso vale per la possibilità di saldatura 3D. A seconda dell’applicazione per cui si intende utilizzare la saldatura Friction Stir Welding, questa caratteristica potrebbe risultare importante o meno nella scelta della soluzione FSW. Tuttavia, il 95% delle applicazioni FSW presenti sul mercato viene realizzato esclusivamente su una superficie piana (2D).
Nel caso di una macchina FSW dedicata, questa può saldare solo sul piano orizzontale.
La stazione robotizzata FSW è in grado di saldare in tre dimensioni: può saldare in orizzontale, al contrario, in verticale… in qualsiasi modo si possa immaginare.
Quando si parla della testa FSW per una macchina CNC, questa caratteristica è direttamente legata alla macchina stessa. Se si tratta di una macchina a 3, 4 o 5 assi, sarà possibile saldare in tre dimensioni. Tuttavia, la libertà di movimento è più limitata rispetto a quella di un braccio robotico.
Velocità di saldatura FSW
Infine, per quanto riguarda la velocità della saldatura Friction Stir Welding, qualunque soluzione FSW scegliate, le prestazioni saranno le stesse: fino a 3 m/min.
Abbiamo esaminato tutte le caratteristiche da tenere in considerazione nella scelta della soluzione FSW più adatta alle vostre esigenze. Poiché, come sappiamo, si tratta di una grande quantità di informazioni, ecco una sintesi chiara:
Ora che disponi di tutte le informazioni necessarie, tocca a te valutare quale sia la soluzione più adatta alle tue esigenze. A quale caratteristica dai maggiore importanza? Investimento, precisione, tempi di consegna, modularità…?
Tieni presente che, se sei alle prime armi con la tecnologia FSW, scegliere la testa FSW per la tua macchina CNC ti semplificherà notevolmente il lavoro, poiché gli esperti di Stirweld ti guideranno nei tuoi primi progetti FSW. Inoltre, la nostra assistenza tecnica telefonica è a tua disposizione dopo l’installazione della testa FSW, per consentirti di iniziare in tutta tranquillità.
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